[发明专利]具有梯度结构的碲化镉薄膜太阳能电池及其制造方法

摘要

本发明公开了一种具有梯度结构的碲化镉薄膜太阳能电池及其制造方法，该电池包括由CdTe吸收层和CdS窗口层所形成的pn结，所述碲化镉薄膜太阳能电池的pn结中的CdTe吸收层为CdxTey具有能隙梯度的多层梯度结构，其中0≤x≤1,0≤y≤1。该梯度结构有较宽的能谱范围，能够分离和捕捉游离电子，在太阳光的激发下，形成较大电流而提高薄膜太阳能电池的效率。该梯度结构避免了晶粒的异常长大和孔洞和裂缝的形成，制备了致密的、晶粒尺寸大小均匀、能隙匹配的高质量的薄膜，同时，该梯度结构有利于对太阳光的充分吸收。因而，进一步提高了碲化镉薄膜太阳能电池的效率。

主权项

一种具有梯度结构的碲化镉薄膜太阳能电池的制备方法，碲化镉薄膜太阳能电池包括由CdTe吸收层和CdS窗口层所形成的pn结，其特征是，所述碲化镉薄膜太阳能电池的pn结中的CdTe吸收层为CdxTey梯度结构，其中0≤x≤1,0≤y≤1，所述梯度结构是具有能隙梯度的多层结构；所述CdxTey梯度结构的能隙在1.6eV‑1.3eV之间，从首层至末层由高能隙层向低能隙层均匀过渡，且任意相邻两层之间的能隙差在0.01‑0.1eV之间；其特征是，所述具有梯度结构的CdTe吸收层采用共蒸方法制备，具体工艺控制参数包括：制备前先用浓盐酸除去基板背面的CdS层，再稀盐酸溶液水洗3‑5秒，然后用去离子水清洗和干燥；基板装载在沉积室后，在380℃‑420℃的温度下，在CO、CO2或H2的气氛下，预处理15‑20分钟；冷却到150℃‑200℃时，反应室的真空度抽到0.01‑0.03乇的压力，然后通入氦气，达到10‑20乇的压力时，开始镀缓冲层薄膜，然后基板温度升到为600℃‑650℃，CdTe和Zn,Hg，S掺杂的CdTe石墨舟蒸发源温度为650℃‑750℃，Cu原料石墨舟蒸发源温度1100℃‑1400℃制备来碲化镉梯度结构，每镀完一层膜，用干燥的氮气去除松散附着的氧化物或CdTe微粒。